《JAVA与模式》之访问者模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是那我描述访问者(Visitor)模式的:

  访问者模式是对象的行为模式。访问者模式的目的是封装你这些 施加于并都在数据底部形态元素之上的操作。一旦那些操作不需要 修改一段话,接受并都在操作的数据底部形态则都不需要 保持不变。

  变量被声明时的类型叫做变量的静态类型(Static Type),你这些 人又把静态类型叫做明显类型(Apparent Type);而变量所引用的对象的真实类型又叫做变量的实际类型(Actual Type)。比如:

List list = null;
list = new ArrayList();

  声明了4个 变量list,它的静态类型(也叫明显类型)是List,而它的实际类型是ArrayList。

  根据对象的类型而对法律土办法 进行的选择,可是 挂接(Dispatch),挂接(Dispatch)又分为并都在,即静态挂接动态挂接

  静态挂接(Static Dispatch)所处在编译时期,挂接根据静态类型信息所处。静态挂接对于亲戚你这些 人 来说未必陌生,法律土办法 重载可是 静态挂接。

  动态挂接(Dynamic Dispatch)所处在运行时期,动态挂接动态地置换掉某个法律土办法 。

 静态挂接

  Java通过法律土办法 重载支持静态挂接。用墨子骑马的故事作为例子,墨子都不需要 骑白马肯能黑马。墨子与白马、黑马和马的类图如下所示:

  在并都在系统中,墨子由Mozi类代表

public class Mozi {
    
    public void ride(Horse h){
        System.out.println("骑马");
    }
    
    public void ride(WhiteHorse wh){
        System.out.println("骑白马");
    }
    
    public void ride(BlackHorse bh){
        System.out.println("骑黑马");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Horse wh = new WhiteHorse();
        Horse bh = new BlackHorse();
        Mozi mozi = new Mozi();
        mozi.ride(wh);
        mozi.ride(bh);
    }

}

  显然,Mozi类的ride()法律土办法 是由4个 法律土办法 重载而成的。并都在个法律土办法 分别接受马(Horse)、白马(WhiteHorse)、黑马(BlackHorse)等类型的参数。

  越来越在运行时,进程池池会打印出那些结果呢?结果是进程池池会打印出相同的两行“骑马”。换言之,墨子发现他所骑的全部时会马。

  为那些呢?两次对ride()法律土办法 的调用传入的是不同的参数,也可是 wh和bh。它们人太好具有不同的真实类型,而且它们的静态类型全部时会一样的,均是Horse类型。

  重载法律土办法 的挂接是根据静态类型进行的,并都在挂接过程在编译时期就完成了。

 动态挂接

  Java通过法律土办法 的重写支持动态挂接。用马吃草的故事作为例子,代码如下所示:

public class Horse {
    
    public void eat(){
        System.out.println("马吃草");
    }
}
public class BlackHorse extends Horse {
    
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("黑马吃草");
    }
}
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Horse h = new BlackHorse();
        h.eat();
    }

}

  变量h的静态类型是Horse,而真实类型是BlackHorse。肯能里边最后一行的eat()法律土办法 调用的是BlackHorse类的eat()法律土办法 ,越来越里边打印的可是 “黑马吃草”;相反,肯能里边的eat()法律土办法 调用的是Horse类的eat()法律土办法 ,越来越打印的可是 “马吃草”。

  你这些 ,问题图片的核心可是 Java编译器在编译时期未必经常知道那些代码会被执行,肯能编译器仅仅知道对象的静态类型,而我可是 知道对象的真实类型;而法律土办法 的调用则是根据对象的真实类型,而全部时会静态类型。那我一来,里边最后一行的eat()法律土办法 调用的是BlackHorse类的eat()法律土办法 ,打印的是“黑马吃草”。

 挂接的类型

  4个 法律土办法 所属的对象叫做法律土办法 的接收者,法律土办法 的接收者与法律土办法 的参数统称做法律土办法 的宗量。比如下面例子中的Test类

public class Test {

    public void print(String str){
        System.out.println(str);
    }
}

  在里边的类中,print()法律土办法 属于Test对象,你这些 它的接收者也可是 Test对象了。print()法律土办法 4个 参数是str,它的类型是String。

  根据挂接都不需要 基于几个种宗量,都不需要 将面向对象的语言划分为单挂接语言(Uni-Dispatch)和多挂接语言(Multi-Dispatch)。单挂接语言根据4个 宗量的类型进行对法律土办法 的选择,多挂接语言根据多于4个 的宗量的类型对法律土办法 进行选择。

  C++和Java均是单挂接语言,多挂接语言的例子包括CLOS和Cecil。按照那我的区分,Java可是 动态的单挂接语言,肯能并都在语言的动态挂接仅仅会考虑到法律土办法 的接收者的类型,一起去又是静态的多挂接语言,肯能并都在语言对重载法律土办法 的挂接会考虑到法律土办法 的接收者的类型以及法律土办法 的所有参数的类型。

  在4个 支持动态单挂接的语言里边,4个 条件决定了4个 请求会调用哪4个 操作:一是请求的名字,可是 接收者的真实类型。单挂接限制了法律土办法 的选择过程,使得只4个 宗量都不需要 被考虑到,并都在宗量通常可是 法律土办法 的接收者。在Java语言里边,肯能4个 操作是作用于某个类型不明的对象里边,越来越对并都在对象的真实类型测试仅会所处一次,这可是 动态的单挂接的底部形态。

 双重挂接

  4个 法律土办法 根据4个 宗量的类型来决定执行不同的代码,这可是 “双重挂接”。Java语言不支持动态的多挂接,也就是因为 Java不支持动态的双挂接。而且通过使用设计模式,也都不需要 在Java语言里实现动态的双重挂接。

  在Java中都不需要 通过两次法律土办法 调用来达到两次挂接的目的。类图如下所示:

  在图中4个 对象,左边的叫做West,右边的叫做East。现在West对象首先调用East对象的goEast()法律土办法 ,并将它你这些 人传入。在East对象被调用时,立即根据传入的参数知道了调用者是谁,于是反过来调用“调用者”对象的goWest()法律土办法 。通过两次调用将进程池池控制权轮番交给4个 对象,其时序图如下所示:

  那我就经常出现了两次法律土办法 调用,进程池池控制权被4个 对象像传球一样,首先由West对象传给了East对象,而且又被返传给了West对象。

  而且仅仅返传了一下球,未必能补救双重挂接的问题图片。关键是怎样利用这两次调用,以及Java语言的动态单挂接功能,使得在并都在传球的过程中,不需要 触发两次单挂接。

  动态单挂接在Java语言中是在子类重写父类的法律土办法 时所处的。换言之,West和East都不需要 分别置身于你这些 人的类型等级底部形态中,如下图所示:

  源代码

  West类

public abstract class West {
    
    public abstract void goWest1(SubEast1 east);
    
    public abstract void goWest2(SubEast2 east);
}

  SubWest1类

public class SubWest1 extends West{
    
    @Override
    public void goWest1(SubEast1 east) {
        
        System.out.println("SubWest1 + " + east.myName1());
    }
    
    @Override
    public void goWest2(SubEast2 east) {
        
        System.out.println("SubWest1 + " + east.myName2());
    }
}

  SubWest2类

public class SubWest2 extends West{
    @Override
    public void goWest1(SubEast1 east) {
        
        System.out.println("SubWest2 + " + east.myName1());
    }
    
    @Override
    public void goWest2(SubEast2 east) {
        
        System.out.println("SubWest2 + " + east.myName2());
    }
}

  East类

public abstract class East {

    public abstract void goEast(West west);
}

  SubEast1类

public class SubEast1 extends East{
    @Override
    public void goEast(West west) {
        west.goWest1(this);
    }
    
    public String myName1(){
        return "SubEast1";
    }
}

  SubEast2类

public class SubEast2 extends East{
    @Override
    public void goEast(West west) {
        west.goWest2(this);
    }
    
    public String myName2(){
        return "SubEast2";
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //组合1
        East east = new SubEast1();
        West west = new SubWest1();
        east.goEast(west);
        //组合2
        east = new SubEast1();
        west = new SubWest2();
        east.goEast(west);
    }

}

  运行结果如下


SubWest1 + SubEast1

SubWest2 + SubEast1


  系统运行时,会首先创建SubWest1和SubEast1对象,而且客户端调用SubEast1的goEast()法律土办法 ,并将SubWest1对象传入。肯能SubEast1对象重写了其超类East的goEast()法律土办法 ,而且,并都在那我就所处了一次动态的单挂接。当SubEast1对象接到调用时,会从参数中得到SubWest1对象,你这些 它就立即调用并都在对象的goWest1()法律土办法 ,并将你这些 人传入。肯能SubEast1对象有权选择调用哪4个 对象,而且,在此时又进行一次动态的法律土办法 挂接。

  并都在那我SubWest1对象就得到了SubEast1对象。通过调用并都在对象myName1()法律土办法 ,就都不需要 打印出你这些 人的名字和SubEast对象的名字,其时序图如下所示:

  肯能并都在个名字4个 来自East等级底部形态,那我来自West等级底部形态中,而且,它们的组合式是动态决定的。这可是 动态双重挂接的实现机制。

  访问者模式适用于数据底部形态相对未定的系统,它把数据底部形态和作用于底部形态上的操作之间的耦合解脱开,使得操作集合都不需要 相对自由地演化。访问者模式的简略图如下所示:

  数据底部形态的每4个 节点都都不需要 接受4个 访问者的调用,此节点向访问者对象传入节点对象,而访问者对象则反过来执行节点对象的操作。那我的过程叫做“双重挂接”。节点调用访问者,将它你这些 人传入,访问者则将某算法针对此节点执行。访问者模式的示意性类图如下所示:

  

  访问者模式涉及到的角色如下:

  ●  抽象访问者(Visitor)角色:声明了4个 肯能多个法律土办法 操作,形成所有的具体访问者角色不需要 实现的接口。

  ●  具体访问者(ConcreteVisitor)角色:实现抽象访问者所声明的接口,也可是 抽象访问者所声明的各个访问操作。

  ●  抽象节点(Node)角色:声明4个 接受操作,接受4个 访问者对象作为4个 参数。

  ●  具体节点(ConcreteNode)角色:实现了抽象节点所规定的接受操作。

  ●  底部形态对象(ObjectStructure)角色:有如下的责任,都不需要 遍历底部形态中的所有元素;肯能不需要 ,提供4个 高层次的接口让访问者对象都不需要 访问每4个 元素;肯能不需要 ,都不需要 设计成4个 复合对象肯能4个 聚集,如List或Set。

  源代码

  都不需要 看一遍,抽象访问者角色为每4个 具体节点都准备了4个 访问操作。肯能4个 节点,而且,对应全部时会4个 访问操作。

public interface Visitor {
    /**
     * 对应于NodeA的访问操作
     */
    public void visit(NodeA node);
    /**
     * 对应于NodeB的访问操作
     */
    public void visit(NodeB node);
}

  具体访问者VisitorA类

public class VisitorA implements Visitor {
    /**
     * 对应于NodeA的访问操作
     */
    @Override
    public void visit(NodeA node) {
        System.out.println(node.operationA());
    }
    /**
     * 对应于NodeB的访问操作
     */
    @Override
    public void visit(NodeB node) {
        System.out.println(node.operationB());
    }

}

  具体访问者VisitorB类

public class VisitorB implements Visitor {
    /**
     * 对应于NodeA的访问操作
     */
    @Override
    public void visit(NodeA node) {
        System.out.println(node.operationA());
    }
    /**
     * 对应于NodeB的访问操作
     */
    @Override
    public void visit(NodeB node) {
        System.out.println(node.operationB());
    }

}

  抽象节点类

public abstract class Node {
    /**
     * 接受操作
     */
    public abstract void accept(Visitor visitor);
}

  具体节点类NodeA

public class NodeA extends Node{
    /**
     * 接受操作
     */
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    /**
     * NodeA特有的法律土办法

     */
    public String operationA(){
        return "NodeA";
    }

}

  具体节点类NodeB

public class NodeB extends Node{
    /**
     * 接受法律土办法

     */
    @Override
    public void accept(Visitor visitor) {
        visitor.visit(this);
    }
    /**
     * NodeB特有的法律土办法

     */
    public String operationB(){
        return "NodeB";
    }
}

  底部形态对象角色类,并都在底部形态对象角色持4个 聚集,并向外界提供add()法律土办法 作为对聚集的管理操作。通过调用并都在法律土办法 ,都不需要 动态地增加4个 新的节点。

public class ObjectStructure {
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<Node>();
    
    /**
     * 执行法律土办法

操作
     */
    public void action(Visitor visitor){
        
        for(Node node : nodes)
        {
            node.accept(visitor);
        }
        
    }
    /**
     * 再加4个

新元素
     */
    public void add(Node node){
        nodes.add(node);
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建4个

底部形态对象
        ObjectStructure os = new ObjectStructure();
        //给底部形态增加4个

节点
        os.add(new NodeA());
        //给底部形态增加4个

节点
        os.add(new NodeB());
        //创建4个

访问者
        Visitor visitor = new VisitorA();
        os.action(visitor);
    }

}

  确人太好并都在示意性的实现里并没是不是缘无故出现4个 繁杂的具有多个树枝节点的对象树底部形态,而且,在实际系统中访问者模式通常是用来补救繁杂的对象树底部形态的,而且访问者模式都不需要 用来补救跨不要 个等级底部形态的树底部形态问题图片。这正是访问者模式的功能强大之处。

  准备过程时序图

  首先,并都在示意性的客户端创建了4个 底部形态对象,而且将4个 新的NodeA对象和4个 新的NodeB对象传入。

  其次,客户端创建了4个 VisitorA对象,并将此对象传给底部形态对象。

  而且,客户端调用底部形态对象聚集管理法律土办法 ,将NodeA和NodeB节点加入到底部形态对象中去。

  最后,客户端调用底部形态对象的行动法律土办法 action(),启动访问过程。

  

  访问过程时序图

  

  底部形态对象会遍历它你这些 人所保存的聚集中的所有节点,在本系统中可是 节点NodeA和NodeB。首先NodeA会被访问到,并都在访问是由以下的操作组成的:

  (1)NodeA对象的接受法律土办法 accept()被调用,并将VisitorA对象并都在传入;

  (2)NodeA对象反过来调用VisitorA对象的访问法律土办法 ,并将NodeA对象并都在传入;

  (3)VisitorA对象调用NodeA对象的特有法律土办法 operationA()。

  从而就完成了双重挂接过程,接着,NodeB会被访问,并都在访问的过程和NodeA被访问的过程是一样的,这里不再叙述。

  ●  好的扩展性

  不需要 在不修改对象底部形态中的元素的情形下,为对象底部形态中的元素再加新的功能。

  ●  好的复用性

  都不需要 通过访问者来定义整个对象底部形态通用的功能,从而提高复用程度。

  ●  分离无关行为

  都不需要 通过访问者来分离无关的行为,把相关的行为封装下 去一起去,构成4个 访问者,那我每4个 访问者的功能都比较单一。

  ●  对象底部形态变化很困难

  不适用于对象底部形态中的类经常变化的情形,肯能对象底部形态所处了改变,访问者的接口和访问者的实现全部时会所处相应的改变,代价太高。

  ●  破坏封装

  访问者模式通常不需要 对象底部形态开放外部数据给访问者和ObjectStructrue,这破坏了对象的封装性。